基于DSP语音信号采集系统的设计毕业设计(论文)
基于DSP的声音信号采集系统设计
基于DSP的声音信号采集系统设计【摘要】设计了一种高速音频信号采集系统。
本系统中以DSP为核心，给出了系统整体原理框图、主要硬件设计思路及主要模块的连接方法、系统软件设计思路。
本系统将声信号、地振动信号作为测量和研究的对象，开辟了交通信息检测技术研究的新领域，对提高高速公路运营效率具有重大意义。
【关键词】DSP；USB；声音信号；信号采集1.引言在智能交通系统的众多交通信息中，交通流特征参数信息是最根本的，它们通过车辆检测器来获取，这些特征参数的检测数据是交通管理部门制定政策、采取措施和对交通设施进行规划、设计的最为科学、客观的依据。
本论文将声信号、大地振动信号作为测量和研究的对象，突破现有交通信息检测的固有思路，开辟了交通信息检测技术研究的新领域，对高速公路管理部门及时掌握高速公路交通流信息，快速地做出处理、救援、管理决策，减少事件造成的直接、间接损失，提高高速公路运营效率具有重大意义。
在国内用声学信号对交通流特征进行处理的研究尚未见到报道。
国际上只有日本在把声音信号作为对交通事故中视频信号的启动信号（在撞击和紧急刹车过程中产生了大强度，频率范围很大的声音信号，通过处理后可以作为为视频系统的启动信号）。
美国用于军事上的智能地雷系统，其中的地雷装有声音处理装置，能够分辨敌我车型，使地雷具有智能化。
而应用语音信号对于交通流特征进行提取，具有很强的新颖性，较高的学术价值及应用价值。
本文介绍的就是基于DSP的声音采集系统的设计。
2.硬件系统设计本系统的硬件原理框图如图1所示。
主要包括数字信号采集与处理模块，信号传输模块，逻辑控制和地址转换模块。
本系统中央处理器选TI公司的TMS320VC5402DSP芯片，它具有先进的多总线结构（1条程序总线、3条数据总线和4条地址总线）；40位算术逻辑运算单元（ALU），包括1个40位桶形移位寄存器和2个独立的40位累加器；比较、选择、存储单元（CSSU），用于加法/比较选择；指数编码器，可以在单个周期内计算40位累加器中数值的指数；双地址生成器，包括8个辅助寄存器和2个辅助寄存器算术运算单元（ARAR）；单指令重复和块指令重复操作；块存储器传送指令；32位长操作数指令；同时读入2或3个操作数指令；能并行存储和并行加载的算术指令；条件存储指令；从中断快速返回指令等特点，完全满足系统的设计需要。
毕业设计基于DSP的语音信号处理系统设计
毕业设计 [论文]题目：基于DSP的语音信号处理设计系别：电气与电子工程系专业：电子信息工程******学号：*****8151指导教师：***河南城建学院2010年5月23日摘要语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处理的新兴的学科，是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。
通过语音传递信息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息形式。
数字信号处理（Digita lSign alPro cessi ng，简称DSP）是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。
Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用软件，它可以将声音文件变换为离散的数据文件，然后利用其强大的矩阵运算能力处理数据，如数字滤波、傅里叶变换、时域和频域分析、声音回放以及各种图的呈现等，它的信号处理与分析工具箱为语音信号分析提供了十分丰富的功能函数，利用这些功能函数可以快捷而又方便地完成语音信号的处理和分析以及信号的可视化，使人机交互更加便捷。
信号处理是M a tlab重要应用的领域之一。
本设计针对现在大部分语音处理软件内容繁多、操作不便等问题，采用MATLAB7.0综合运用G UI界面设计、各种函数调用等来实现语音信号的变频、傅里叶变换及滤波，程序界面简练，操作简便，具有一定的实际应用意义。
关键字：Matlab，语音信号，傅里叶变换，信号处理AbstractSpeech signal proces singis to studythe use of digita l signal proces singtechno logyand knowle dge of the voicesignal voiceproces singof the emergi ng discip lineis the fastes t growin g areasof inform ation scienc e one of the core techno logy. Transm issio n of inform ation throug h the voiceof humani ty's most import ant, most effect ive, most popula r and most conven ientform of exchan ge of inform ation..Digita l signal proces sing(Digita lSign alPro cessi ng, DSP) is the use of comput er or specia l proces singequipm ent, to digita l form of signal acquis ition, transf ormat ion, filter ing, estima tion, enhanc ement, compre ssion, recogn ition proces sing,in orderto get the needsof the people of the signal form.Matlab langua ge is a data analys is and proces singfuncti ons are very powerf ul comput er applic ation softwa re, soundfileswhichcan be transf ormed into discre te data files, then use its powerf ul abilit y to proces s the data matrix operat ions, such as digita l filter ing, Fourie r transf orm, when domain and freque ncy domain analys is, soundplayba ck and a variet y of map render ing, and so on. Its signal proces singand analys is toolki t for voicesignal analys is provid es a very rich featur e functi on, use of thesefuncti ons can be quickand conven ientfeatur es comple te voicesignal proces singand analys is and visual izati on of signal s, makescomput er intera ction more conven ient. Matlab Signal Proces singis one of the import ant areasof applic ation.The design of voice-proces singsoftwa re for most of the conten t are numero us, easy to maneuv er and so on, usingMATLAB7.0 compre hensi ve use GUI interf ace design, variou s functi on callsto voicesignal s such as freque ncy, amplit ude, Fourie r transf orm and filter ing, the progra m interf ace concis e, simple, has some signif icanc e in practi ce.Keywor ds: Matlab， VoiceSignal，Fourie r transf orm，Signal Proces sin1 绪论1.1课题的背景与意义通过语音传递信息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。
基于DSP和USB的声音信号采集系统设计
基于DSP和USB的声音信号采集系统设计摘要：本文介绍了一种基于数字信号处理器（DSP）和通用串行总线（USB）的声音信号采集系统的设计。
该系统采用DSP 作为主控芯片，利用其强大的信号处理能力实现声音信号的采集、处理和传输。
通过USB接口将采集到的声音信号传输到计算机进行进一步处理和分析。
实验结果表明，该系统具有较高的采集精度和实时性，能够满足实际应用需求。
关键词：DSP；USB；声音信号采集；实时性1. 引言声音信号采集是许多领域中的重要应用之一，如音频处理、语音识别等。
传统的声音信号采集系统主要采用模拟电路进行信号采集和处理，存在噪声干扰大、信号损失等问题。
为了提高采集精度和实时性，本文设计了一种基于DSP和USB的声音信号采集系统。
2. 系统设计该系统主要由DSP芯片、声音传感器、USB接口和计算机软件组成。
DSP芯片作为主控芯片，具有较高的信号处理能力和计算速度。
声音传感器负责将声音信号转化为电信号，并通过模拟电路进行预处理。
DSP芯片通过AD转换器将模拟信号转换为数字信号，并进行数字滤波、放大和压缩等处理。
处理后的信号通过USB接口传输到计算机。
3. 系统实现在系统的设计和实现过程中，首先选择合适的DSP芯片和声音传感器，并进行电路设计和连接。
然后编写DSP芯片的程序，实现声音信号的采集、处理和传输功能。
最后，通过USB接口将采集到的声音信号传输到计算机上，并利用计算机软件进行进一步处理和分析。
4. 实验结果通过对该系统进行实验验证，结果表明该系统具有较高的采集精度和实时性。
在不同噪声环境下，系统能够准确地采集到声音信号，并进行实时处理和传输。
同时，系统的设计和实现较为简单，成本较低，适用于实际应用。
5. 结论本文设计了一种基于DSP和USB的声音信号采集系统，通过DSP芯片的信号处理能力和USB接口的高速传输实现了声音信号的采集、处理和传输。
实验结果表明，该系统具有较高的采集精度和实时性，能够满足实际应用需求。
基于dsp的语音采集及滤波器设计
基于DSP的语音采集与FIR滤波器的设计与实现摘要: 介绍了一种基于TMS320C5402的语音采集与FIR数字滤波器的设计与实现, 采用TLC320AD50作为语音CODEC模块的核心器件, 简述了FIR数字滤波器的特点,以及其在DSP上实现的原理。
利用TMS320C5402对采集到的语音信号进行FIR滤波, 该系统具有较强的数据处理能力和灵活的接口电路,能够满足语音信号滤波的要求, 可以扩展为语音信号处理的通用平台.关键词: 语音采集; FIR滤波器; TMS320C5402数字信号处理是把数字或符号表示的序列, 通过计算机或专用处理设备, 用数字的方式去处理, 以达到更符合人们要求的信号形式。
而语音处理是数字信号处理最活跃的研究方向之一, 在IP电话和多媒体通信中得到广泛应用. 一个完备的语音信号处理系统不但要具有语音信号的采集和回放功能, 还要能够进行复杂的语音信号分析和处理。
通常这些信号处理算法的运算量很大, 而且又要满足实时的快速高效处理要求, 随着DSP技术的发展, 以DSP为内核的设备越来越多, 为语音信号的处理提供了优质可靠的平台. 软件编程的灵活性给很多设备增加不同的功能提供了方便, 利用软件在已有的硬件平台上实现不同的功能已成为一种趋势。
本文设计了一个语音处理系统, 采用定点DSP芯片TMS320C5402作为CPU, 完成对语音信号的采集和滤波处理.1 语音采集系统的设计1. 1 系统总体设计语音采集与处理系统主要包括3个主要部分: 以TMS320C5402 为核心的数据处理模块; 以TLC320AD50为核心的语音采集与编解码( CODEC)模块; 用户根据需要扩展的存储器模块. 系统硬件结构如图1所示.1. 1. 1 CODEC模块本设计选用TLC320AD50( 以下简称AD50) 完成语音信号的A/ D转换和D/ A转换. AD50是TI公司生产的一款集成有A/ D和D/ A的音频芯片, DSP与音频AD50连接后, 可使用一个缓冲串行口来同时实现语音信号的采集和输出, 从而可以节省DSP的硬件开销. AD50使用过采样技术提供从数字信号到模拟信号和模拟信号到数字信号的高分辨率低速信号转换. 该器件包括2个串行的同步转换通道, 分别用于各自的数据传输. 语音信号直接从AD50的模拟信号输入端输入, AD50对其进行采样, 并将采样后的数据传送至DSP. DSP应用相应的算法对数据进行处理, 并将处理后的数据传送到AD50的D/ A输入端. AD50再对DSP处理后的数据进行数模转换, 变为语音信号后输出到音响设备.本系统中TLC320AD50与TMS320C5402之间采用串行通信, 通过DSP芯片的MCBSP串口实现.接口电路如图2所示.1. 1. 2 MCBSP的工作原理TMS320C5402有2个McBSP 多通道缓存串行口. McBSP提供了全双工的通信机制, 以及双缓存的发送寄存器和三缓存的接收寄存器, 允许连续的数据流传输, 数据长度可以为8、12、16、20、24、32; 同时还提供了A律和L律压扩. 数据信号经DR和DX引脚与外设通讯, 控制信号则由CLKX、CLKR、FSX、FSR等4个引脚来实现[ 4]. CPU和DMA控制器可以读取DRR[ 1, 2] 的数据实现接收, 并且可以对DXR[ 1, 2] 写入数据实现发送. 串行口控制寄存器SPCR[ 1, 2] 和引脚控制寄存器PCR用来配置串行口; 接收控制寄存器RCR[ 1, 2] 和发送控制寄存器XCR[ 1, 2]用来设置接收通道和发送通道的参数; 采样率发生器寄存器SRGR[ 1, 2] 用来设置采样率. TMS320C5402芯片串口控制寄存器功能强大, 用户通过编程不但可以设置时钟信号的极性及输入输出方向, 还可以设置同步信号的极性及输入输出方向.1. 1. 3 AD50与DSP的同步通信在应用中, 将TLC320AD50C接至DSP的同步串口, 并将TLC320AD50设置在主动工作模式下, 即由TLC320AD50 提供帧同步信号和移位时钟,TMS320C5402的管脚电压为3. 3V, 可以与AD50直接相连. 串口的移位时钟SCLK由AD发出, 串行数据在SCLK的驱动下经DIN、DOUT 移进、移出, 在SCLK的下降沿采样DIN 数据, 在SCLK下降沿送出数据到DOUT. XF控制首次或二次通信, XF为低时是AD50的首次通信, 是正常的AD、DA的数据; XF为高时是AD50的二次通信, 这时可以读写AD50的4个寄存器. 进入二次通信有软件的方法, 即把AD50设为15+1位数据模式, 最后一位标记下一个数据是否为二次通信数据, 1表示是, 0表示否.一次通信格式的16位都用来传输数据. DAC的数据长度由寄存器1的D0位决定. 启动和复位时, 默认值为15+ 1模式, 最后一位要求二次通信. 如果工作在16位传输模式下, 则必须由FC产生二次通信请求. 二次通信格式则用来初始化和修改TLC320AD50C内部寄存器的值. 在二次通信中可通过向DIN写数据来完成初始化.二次通信格式如图3所示, D13= 1表示读DIN的数据, D13= 0表示向DIN 写数据.系统复位后, 必须通过DSP 的DX接口向TLC320AD50C的DIN 写数据, 因为采用一片TLC320AD50C, 只需初始化寄存器1、寄存器2、寄存器4. 由于通信数据长度为16位, 初始化是应通过RCR1和XCR1设置McBSP的传输数据长度为16.2 语音采集语音信号的采集, 是通过话筒经模拟放大输入到AD50, AD50作相应的低频滤波并进行A/ D转化, 再通过MCBSP通道输入DSP芯片. 语音信号采集程序包括以下几个部分:( 1) DSP初始化. 对DSP的寄存器以及缓冲串口进行初始化.( 2) AD50初始化. 通过DSP的缓冲串口和XF引脚对AD50进行初始化, 再设置AD50的4个控制寄存器; 确定AD50的4个控制寄存器设置正确后,AD50才能开始采集数据. 此时, 可以用示波器检测AD50的DOUT引脚, 能发现引脚是否有连续的信号输出.( 3) 设置DSP的中断, 从缓冲串口读取数据. 如果此时在缓冲串口连续读取数据, 就可以在仿真软件CCS中查看读取的数据是否正确.( 4) DSP存放数据. 可以将缓冲串口读取的数据存放到DSP的RAM单元, 连续存放, 可通过CCS的图形显示功能判断AD50采样的数据是否正确.3 语音滤波语音去噪在语音信号上应用较多, 在实质上和普通的数字信号去噪没有什么区别, 使用滤波器和各种算法均可以实现语音信号的去噪, 使得含有噪声的信号更加清晰. 但语音信号的去噪和一般的数字信号去噪又存在着很大的差别, 因为语音信号的频谱覆盖在100Hz~3. 4kHz, 较为丰富的信号主要集中在1kHz 附近, 所以一般的滤波去噪时必须考虑语音信号的自身特征.本系统中应用的AD50内置了低通滤波器, 可以通过设置来有效滤除信号中混杂的高频干扰信号, 而对于低于100Hz的干扰信号, 则无能为力. 因此, 要用DSP进行编程设计一个软件可实现高通滤波器, 由处理器来完成信号的去噪, 采用FIR滤波.3.1 FIR滤波器的基本结构及特点有限冲激响应( FIR)滤波器的基本结构是一个分节的延时线, 把每一节的输出加权累加, 得到滤波器的输出. 数学上表示为y(n) =EN-1n=0h(n)x(n-m), (0[ n[ N- 1) (1) 对(1)式进行Z变换, 整理后可得出FIR滤波器的传递函数为H(z) = EN-1n=0h(n)z-n, (0[ n[ N- 1) (2)由( 2)式可知FIR滤波器的一般结构如图1所示.图1 FIR数字滤波器直接实现形式3.2 FIR滤波器的DSP实现原理由( 1)式可知, FIR滤波器的冲激响应为h(0), h(1), ,, h(N- 1). x(n)表示滤波器在n时刻的输入, 则n时刻的输出为y(n) = h(0)x(n) +h(1)x(n- 1) + ,+ h(N- 1)x[ n- (N- 1) ],这是一个乘、加的过程, 可以使用DSP中的MAC 指令实现该运算. 图2说明了使用循环寻址实现FIR滤波器的方法. 为了能正确使用循环寻址, 必须先初始化BK, 块长为N. 同时, 数据缓冲区和冲激响应( FIR滤波器的系数)的开始地址必须是大于N的2的最小幂的倍数. 例如, 当N= 11时, 大于N的最小2的幂为16, 则数据缓冲区的第一位地址应该是16的倍数, 因此数据缓冲区起始地址的最低4位必须是0.在图2中, 滤波系数指针初始化时指向h(N- 1), 经过一次FIR滤波计算后, 在循环寻址的作用下,仍然指向h(N- 1). 而数据缓冲区指针指向的是需要更新的数据, 如x(n). 在写入新数据并完成FIR运算后, 该指针指向x(n- (N- 1)) , 所以, 使用循环寻址可以方便地完成滤波窗口数据的自动更新.4 FIR滤波器设计实例给定FIR数字带通滤波器的技术指标为: 2个通带截止频率分别为4kHz和6kHz, 2个阻带截止频率分别为3kHz和7kHz, 采样频率均为25kHz. 输入为一个混合信号f = [ cos(2000Pt) + cos(10000Pt) + cos(20000Pt)] /6,利用Matlab设计FIR带通滤波器的系数, 将得到的滤波器系数乘以32768(即215)后舍尾取整可得DSP中滤波器系数列表. 用. word汇编命令将各滤波器系数直接输入到DSP程序中; 模拟输入数据由C语言程序实现, 然后用. copy命令将C语言程序生成的数据文件firinput拷贝到DSP程序中. DSP程序实现读入数据、滤波、显示波形等方面的任务. 完成FIR滤波器的程序框图如图3所示, 可知FIR滤波器的DSP实现主要由以下4方面的内容组成.4.1 模拟输入数据的生成用C语言程序生成输入数据, 通过. copy汇编命令将生成的数据文件拷贝到汇编程序中, 作为FIR滤波器的输入数据. C语言程序运行后所生成的数据文件名为firinpu,t 生成firinput数据文件的C语言程序如下所示:#include"stdio. h"#include"math. h"main( ){int ;idouble f[ 256];FILE*fp;if( ( fp= fopen( "e: \ \ firinput", "wt") ) = =NULL){printf( "canct openfile! \n");}for( i=0; i< =255; i++ ){f[ i] =( cos( 2* 3. 14159265* *i 1000/25000) + cos( 2* 3. 14159265* *i 5000/25000) +cos( 2* 3. 14159265* *i 10000/25000) ) /6;fprintf( fp, " . word %ld\n", ( long) ( f[ i]* 32768) );}fclose( fp);}4.2 DSP初始化程序 DSP初始化程序包括了对堆栈指针( SP)、软件等待状态寄存器( SWWSR)、中断寄存器( IFR)、中断屏蔽寄存器( IMR)以及处理器工作状态寄存器( PMST)的初始化; 另外还对各变量赋值, 具体的程序如下: . def _c_int00. mmregsswcr . set 2bht_ar2 . set 066ht_ar3 . set 067hout_wave_buf . set 0d00hdata_in . set 0f00hN . set 51fir_coef_buf . set 100hfir_data . set 200h. textrs b_c_int00_c_int00:stm#2020h, pmstssbx intmssbx sxmssbx frctstm #10h, 26hstm #10h, 36hstm #0ffh, spld #0, dpstm #0ffffh, ifrstm #20h, imrstm #02492h, swwsrstm #0, swcr可看出, FIR滤波器的系数列表将存在100h开始的单元中, 输入数据将存在200h开始的单元中, 而输出数据将存在0d00h开始的单元中.4.3 滤波系数以及输入数据的调入由于滤波器系数一开始是存在程序存储器中, 输入数据则是存在程序外的文件中, 程序对这2组数据进行处理时, 需要把两者都调到数据存储器中, 具体实现程序如下:stm #fir_data, ar6rpt #255mvpd #inpu,t*ar6+stm #fir_coef_bu,f ar6rpt #N-1mvpdfir_coe,f*ar6+stm #fir_coef_bu,f t_ar2stm #fir_data, t_ar3这段程序实现的是把输入数据调到以200h开始的单元, 而把滤波系数调到从100h开始的单元.4.4 滤波子程序一次滤波的过程实质上就是对2组数进行有规律的乘加计算, 具体程序如下:fir:mvdm #t_ar2, ar2 ; 将起始滤波系数地址100h 赋给ar2mvdm #t_ar3, ar5 ; 将起始输入数据地址200h 赋给ar5stm #data_in, ar3 ; ar3=0f00hstm #255, brc ; 定义块循环次数rptbdloop-1 ; 定义块循环结束地址stm #N, bk ; 定义循环缓冲器大小ld *ar5+, a ; 将新数据读到累加器a中 stl a,*ar3+% ; 将新数据读入栈顶rptz a, #(N-1) ; 定义循环次数, 之前先将a累加器清0mac *ar2+0%,*ar3+0%, a ; a=ar2*ar3+a, 每完成一次计算ar2、ar3 ; 指针所对应地址+1sth a, * ar6+ ; 将计算结果保存输出loop这个程序段将重复执行256次, 从而实现对于数据的读入、处理、输出等功能.5 结语本文介绍了一个实时数据采集处理系统的设计和实现, 系统以DSP芯片和TLC320AD50芯片为核心,有很强的数据处理能力和灵活的外围接口电路, 实验证明, 可较好地实现语音的滤波. 该系统可扩展为3G手机语音识别系统, 也可以作为语音信号处理算法研究和实时实现的通用平台参考文献: :[ 1] 邹彦. DSP原理及应用[ M]. 北京:电子工业出版社, 2005.[2] 乔瑞萍, 崔涛,张芳娟. TMS320C54x原理及应用[M].西安: 西安电子科技大学出版社, 2005.[3] 黄海波, 蒋伟荣. 通用语音处理系统的DSP实现[ J] . 微计算机信息, 2006,22( 5) :173- 175.[4] 张勇, 曾炽祥,周好斌. TMS320C5000系列DSP汇编语言程序设计[M]. 西安:西安电子科技大学出版社, 2004.[ 5] 卢山, 田野,郭黎利. 利用DSP技术实现FIR滤波器[ J]. 应用科技, 2002, 29( 11): 19-21.[ 6] 张伟利, 朱煜. FIR滤波器在TMS320C5402中的实现[ J].微处理机, 2005( 2): 4- 6.。
DSP语音信号处理论文
目录第一章绪论 (1)1.1语音信号处理技术简介 (1)1.2 语音识别系统 (1)1.3 语音识别的关键技术 (2)第二章 MATLAB的GUI设计原理 (4)2.1 MATLAB的GUI设计概述 (4)2.2 语音信号处理工具箱GUI设计步骤 (5)第三章基于MATLAB的语音信号处理GUI设计 (8)2.1 语音信号的短时分析 (8)2.2 分析语音信号的短时谱特性 (9)2.3 语音信号倒谱与复倒谱的分析 (10)2.4 运用自相关方法估计语音信号的声道参数 (11)2.5 基音周期检测 (12)2.6 语音信号增强 (14)2.7 语音信号端点检测 (16)2.8基于MATLAB的语音信号工具箱GUI设计 (17)第四章总结与展望 (18)附录 (19)参考文献 (25)第一章绪论1.1语音信号处理技术简介语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处理的新兴的学科，是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。
通过语音传递信息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息形式。
同时，语言也是人与机器之间进行通信的重要工具，它是一种理想的人机通信方式，因而可为计算机、自动化系统等建立良好的人机交互环境，进一步推动计算机和其他智能机器的应用，提高社会的信息化和自动化程度。
语音信号处理是一门新兴的学科，同时又是综合性的多学科领域和涉及面很广的交叉学科。
虽然从事这一领域研究的人员主要来自信号与信息处理及计算机应用等学科，但是它与语音学、语言学、声学、认知科学、生理学、心理学等许多学科也有非常密切的联系。
20世纪60年代中期形成的一系列数字信号处理的理论和算法，如数字滤波器、快速傅立叶变换（FFT）等是语音信号数字处理的理论和技术基础。
随着信息科学技术的飞速发展，语音信号处理取得了重大的进展：进入70年代之后，提出了用于语音信号的信息压缩和特征提取的线性预测技术（LPC），并已成为语音信号处理最强有力的工具，广泛应用于语音信号的分析、合成及各个应用领域，以及用于输入语音与参考样本之间时间匹配的动态规划方法；80年代初一种新的基于聚类分析的高效数据压缩技术—矢量量化（VQ）应用于语音信号处理中；而用隐马尔可夫模型（HMM）描述语音信号过程的产生是80年代语音信号处理技术的重大发展，目前HMM已构成了现代语音识别研究的重要基石。
基于DSP的语音采集与处理系统的设计与实现
基于DSP的语音采集与处理系统的设计与实现程武，物理与电子信息学院摘要:本文介绍了一种基于TMS320C5402的语音采集与处理系统的设计与实现, 采用TLC320AD50作为语音CODEC模块的核心器件,利用TMS320C5402对采集到的语音信号进行FIR滤波,该系统具有较强的数据处理能力和灵活的接口电路,能够满足语音信号滤波的要求,可以扩展为语音信号处理的通用平台。
关键字:语音采集; FIR滤波器; TMS320C5402Design and Implementation of Speech Signal Acquisitionand Processing System Based on DSPCheng Wu，The College of Physics and Electronic InformationAbstract: The design of speech signal acquisition and processing system is introduced in this paper. TLC320AD50 is used as the core voice CODEC module device in this system and TMS320C5402 is used as FIR filter. The system has high performance signal processing ability and is equipped with flexible inter facing circuit. It can satisfy the requirement for speech signal processing and can be used as a universal platform in the study of audio processing.Key words: Speech Signal Acquisition; FIR Filter; TMS320C54021引言语音处理是数字信号处理最活跃的研究方向之一～在IP电话和多媒体通信中得到广泛应用。
DSP小论文
基于DSP的音频采集、存储与回放系统设计与实现摘要DSP是数字信号处理器的缩写，是实现数字信号处理技术的硬件支持。
目前已经处于数字信息产品核心引擎的地位，在图形、图像处理，语音、语言处理，通用信号处理，测量分析，通信等领域发挥越来越重要的作用。
本文介绍一种基于TMS320VC5509数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)的语音采集与回放系统的总体方案和软硬件设计。
文中重点介绍了DSP与音频编解码芯片的接口设计方法以及如何实现音频信号的采集和回放。
关键词TMS320VC5509；TLV320AIC23；I2C；McBSP；音频采集与回放目录1、系统总体方案 (1)2、系统硬件电路设计 (2)2.1C5509与音频编解码器的接口设计 (2)2.1.1 C5509与AIC23的控制接口设计 (3)2.1.2 C5509与AIC23的数字音频接口设计 (4)2.2系统的存储器扩展 (4)2.3C5509的电源与时钟电路设计 (4)3、系统的软件设计 (6)4、总结 (7)参考文献 (8)1 系统总体方案系统框图如图1所示，音源(如麦克风)发出的音频信号经音频处理器的A／D 部分转换为数字信号后进人DSP，完成数据的采集工作，由系统的模式识别部分决定对采集的数据进行何种处理(如滤波等)，处理后的信号再通过音频编解码器的D／A部分还原为模拟的声音信号送往扬声器输出。
2 系统硬件电路设计系统的核心芯片选用，rI公司的TMS320VC5509。
TMS320VC5509(以下简称C5509)是，rI推出的高性能的定点DSP，是，rI公司55xx系列的代表之一，最高可以运行在144MHz的主频，它是基于TMS320C55xDSP的核，因而具有高效且低功耗的特点，非常适合便携设备使用。
C5509采用统一编址的方式来划分存贮空间，程序与数据总线均能对其访问，从而使C5509便于大量数据的处理与程序的优化。
基于DSP的数据采集系统——理工类毕业设计
1引言1.1 课题的研究背景数据采集系统是一种应用极为广泛的模拟量测量设备，其基本任务是把信号送入计算机或相应的信号处理系统，根据不同的需要进行相应的计算和处理。
它将模拟量采集、转换成数字量后，再经过计算机处理得出所需的数据。
同时，还可以用计算机将得到的数据进行储存、显示和打印，以实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被用作生产过程中的反馈控制量。
在许多检测和控制系统中，数据采集和处理模块都是很重要的组成部分；随着数字信号处理理论和计算机技术的不断发展，在图像处理、瞬态信号检测、软件无线电等一些领域，更是要求高速度、高精度、高实时性的数据采集与处理模块。
数据采集和处理模块完成对大量原始的现场数据和信息的采集与预处理，并通过建立与上位机的实时通信，向系统提供数据。
对于数据采集模块，通常要求其能对多通道进行并行处理，具备较高的实时性并有一定的数据处理能力。
随着现代检测与控制系统复杂性的提高，对数据采集模块也提出了新的要求。
在很多控制系统中，要求数据采集模块能够对多个信号通道进行实时，高速的数据采集与高精度的数据预处理。
传统的数据采集处理模块多以单片机为中央处理器，结合外围的信号调理电路，A/D转换电路，以及控制电路来完成数据采集过程。
8位的5l单片机对数据的运算与处理能力有限，难以适应高精度数据采集与处理的要求。
因此，对于高精度，高速度的数据采集与处理系统，需要使用更高端的处理器。
使用高端的处理器的数据采集系统组织较为复杂，开发周期长，而且由于其指令的通用性，数字信号处理算法如数字滤波，FFT等实现困难，对处理器的利用效率不高。
单片机从本质上说属于事务密集型的处理器，使用传统的单片机难以满足该数据采集系统对于数据运算方面的要求。
数字信号处理器(DSP)的出现和广泛使用，很好地满足了数据采集系统对于核心处理器的要求。
无论从实时处理外部事件(中断，I/O)的能力，还是对于数据运算的速度和精度来看，数字信号处理器都有非常大的优势。
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DSP课程论文（设计）题目基于DSP语音信号采集系统的设计院系专业学生姓名学号指导教师二Ｏ一四年五月二十八日基于DSP语音信号采集系统的设计摘要：为了研究数字信号处理，提出了一个基于DSP TMS320VC5502的语音信号采集系统的设计。
给出了该系统的总体设计方案，具体硬件电路,包括系统电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、存储器设计、A/D接口电路设计、JTAG接口设计、DSP与A/D芯片的连接等，以及软件流程图。
通过MATLAB得到语音信号的波形和频谱图。
实验表明: 所设计的基于DSP的硬件和软件系统是一个很好的语音信号采集系统,该系统结构清晰，电路简洁，易于实现。
关键词：语音信号；数据采集；DSP；TLC320AD501.引言20世纪50年代以来，随着数字信号处理各项技术的发展，语音信号处理技术得到不断提高, 语音合成、语音识别、语音记录与语音控制等技术已开始逐步成熟并得到应用。
在语音信号处理过程中, 要实现语音信号处理技术的精确性、实时性目的，语音信号采集和无误差存储成为语音信号处理中的前提。
TMS320VC5502是德州仪器公司公司在2002年基于TMS320VC5502推出的定点数字信号处理器，它采用修正的哈佛结构，包括1个程序存储总线、3个数据存储总线和4个地址总线，这种结构允许同时执行程序指令和对数据操作，运行速度快，单周期定点指令执行时间为5ns，远高于语音信号采集和处理的要求。
在语音信号采集中, 模拟信号向数字信号转换（ADC)的精度和实时性对后续信号处理过程起到了重要作用。
设计中采用TLC320AD50完成语音信号的A/D转换。
TLC320AD50是TI公司提供的一款16 bit 同步串口A/D和D/A转换芯片，ADC之后有1个抽取滤波器以提高输入信号的信噪比, 其采样频率最高可达22.5 Kb/s，满足语音信号处理中关于采样频率的要求。
2.总体设计基于TMS320VC5502的语音信号采集系统的结构如图2–1所示，该系统的中央处理单元采用美国TI(德州仪器)公司的高性能定点数字信号处理芯片TMS320VC5502，TMS320VC5502是TI 公司推出的定点数字信号处理器，它采用修正的哈佛结构，包括12组独立总线，即1组程序读总线，1组程序地址总线，3组数据读总线，2组数据写总线，5组数据地址总线。
这种结构允许同时执行程序指令和对数据操作，运行速度快，单周期定点指令执行时间为10ns。
在语音信号采集中, 模拟信号向数字信号转换（ADC)的精度和实时性对后续信号处理过程起到了重要作用。
设计中采用TLC320AD50完成语音信号的A/D转换。
TLC320AD50是TI公司提供的一款32 bit同步串口A/D和D/A转换芯片，ADC之后有1个抽取滤波器以提高输入信号的信噪比,其采样频率最高可达22.5 Kb/s，满足语音信号处理关于采样频率的要求。
图2-1系统结构框图2.1 DSP核心模块的设计TMS320VC5502是整个数据采集系统中，核心处理部分。
把缓存器的数据转存到海量存储器中，并对CPLD逻辑的工作方式，工作时钟进行控制，同时还完成与上位机的通信。
TMS320VC5502有2个MAC单元，4个40位累加器，能够在单周期内作2个17*17的乘法运算。
在这里，选用TMS320VC5502的数据空间用做SRAM的扩展，选用TMS320VC5502的I/O空间用做FLASH扩展。
DSP核心模块充当整个系统的CPU的功能，除了承担对A\D转换器送来的信号做相应的处理之外，还驱动RS-232串行通信链路将相应的数据及时的传到上位机上以备做之后的相关处理或计算，这就要求DSP芯片的处理能力相当的强大和速度必须与ADC相匹配，这一点TMS320VC5502完全有能力做到。
2.2 A/D转换模块A/D转换模块是整个系统的主要部分，它接收来自外部的信号或模拟数据，然后经过处理转换成数字信号传递给CPU做后续的处理。
设计中采用TLC320AD50完成语音信号的A/D转换。
TLC320AD50是TI公司提供的一款16 bit同步串口A/D和D/A转换芯片，ADC 之后有1个抽取滤波器以提高输入信号的信噪比, 其采样频率最高可达22.5 Kb/s，满足语音信号处理中关于采样频率的要求。
TLC320AD50(以下简称AD50 )是TI生产的多媒体音频编解码器芯片,它集成了16位A/D和D/A 转换器,采样速率最高可达22.05KHz,其采样速率可通过DSP编程来设置。
在AD50内部ADC之后有抽样滤波器,以提高输入信号的信噪比,在DAC之前有插值滤波器,以保证输出信号平滑。
AD50内部有7个数据和控制寄存器,用于编程设置它们的工作状态。
由于语音信号的频率范围在200Hz～23400Hz之间,采样率一般设定为8kHz,所以用AD50做AD转换器非常合适。
AD50的工作方式和采样频率均通过串口编程来实现。
由于转换的数据和控制数据是通过同一串行口进行传输的,所以AD50中有首次通信和二次通信。
首次通信专用于转换数据的传送,其时序如图2所示。
二次通信则用来设置和读出寄存器的值,所有的寄存器都在二次通信时编程。
启动二次通信有两种方法,一种是在FC上加高电平,第二种是将15位方式在首次通信的D IN的LSB位置为1。
AD50完成语音信号采集后,在DSP中进行相应的处理算法,语音信号经处理再从AD50输出。
图2-2 TMS320VC5502芯片3硬件设计由系统结构框图可知，系统主要包括实现模/数转换的A/D模块、掉电时存放程序的Flash模块、为DSP提供电源的外部电源模块、时钟模块，复位电路模块、实现程序下载的JTAG接口模块以及外接扩展存储器等几个部分.系统结构框图如图2-1所示。
3.1 DSP芯片作为DSP家庭高性价比代表的16位定点DSP芯片，C5402适用于语音通信等实时嵌入应用场合。
与其它C54X芯片一样,C5402具有高度灵活的可操作性和高速的处理能力。
其性能特点如下：操作速率可达100MIPS;具有先进的多总线结构，三条16位数据存储器总线和一条程序存储器总线；40位算术逻辑单元（ALU），包括一个40位桶形移位器和两个40位累加器；一个17×17乘法器和一个40位专用加法器，允许16位带/不带符号的乘法；整合维特比加速器，用于提高维特比编译码的速度;单周期正规化及指数译码；8个辅助寄存器及一个软件栈，允许使用业界最先进的定点DSP C语言编译器；数据/程序寻址空间为1M×16bit，内置4K×16bit ROM和16K×16bit RAM；内置可编程等待状态发生器、锁相环（PLL）时钟产生器、两个多通道缓冲串口、一个与外部处理器通信的8位并行HPI口、两个16位定时器以及6通道DMA控制器且低功耗。
与C54X系列的其它芯片相比，C5402具有高性能、低功耗和低价格等特点。
它采用6级流水线,且当RPT（重复指令）时，一些多周期的指令就变成了单周期的指令；芯片内部RAM和ROM可根据PMST寄存器中的OVLY和DROM 位灵活设置。
这些都有利于算法的优化。
3.2 电源设计为了降低芯片功耗，C54x系列芯片大部分都采用低电压设计，并且采用双电源供电，即内核电源CVDD：采用1.8V，主要为芯片的内部逻辑提供电压，包括CPU、时钟电路和所有的外设逻辑；I/O电源DVDD：采用3.3V，主要供I/O接口使用。
可直接与外部低压器件接口，而无需额外的电平变换电路。
DSP芯片采用的供电方式，主要取决于应用系统中提供什么样的电源。
在实际中，大部分数字系统所使用的电源可工作于5V或3.3V，本设计采用TI公司提供的双电源芯片： TPS73HD318电源的最大输出电流为750mA，并且提供两个宽度为200ms的低电平复位脉冲。
电路图如图3-1所示。
R ST图3-1由TPS7301 芯片组成的电源电路3.3 复位电路设计TMS320VC5502的复位输入引脚RS为处理器提供了一种硬件初始化的方法,它是一种不可屏蔽的外中断,可在任何时候对TMS320VC5502进行复位。
当系统上电后，RS引脚应至少保持5个时钟周期稳定的低电平，以确保数据、地址和控制线的正确配置。
复位后(RS回到高电平)，CPU从程序存储器的FF80H单元取指，并开始执行程序。
本设计采用手动复位电路（如图3-2）。
图3-2 手动复位电路3.4 时钟电路设计时钟电路用来为’C54x芯片提供时钟信号，由一个内部振荡器和一个锁相环PLL组成，可通过芯片内部的晶体振荡器或外部的时钟电路驱动。
利用DSP芯片内部提供的晶振电路，在DSP芯片的X1、X2之间连接晶体振荡器。
使用芯片内部的振荡器在芯片的X1和X2/CLKIN 引脚之间接入一个晶体,用于启动内部振荡器。
时钟电路图如图3-3。
22u时钟模块C1=C2=20pF图3-3时钟模块电路3.5 程序存储器扩展设计FLASH存储器用以扩展程序存储器 AT29LV1024是1M位的FLASH存储器FLASH存储器与EPROM相比，具有更高的性能价格比，而且体积小、功耗低、可电擦写、使用方便，并且3.3V 的FLASH可以直接与DSP芯片连接。
地址线：A0~A15；数据线：I/O0~I/O15；控制线：CE—片选信号；WE—编程写信号；OE—输出使能信号。
扩展连接图如图3-4。
图3-4程序存储器扩展电路3.6数据存储器扩展设计要实现语音数据和系统程序的存储，TMS320VC5502必须有外接扩展存储器。
TMS320VC5502 的速度为100 MI/s，为保证DSP运行速度，需要外部存储器的速度接近10ns。
系统选择ICSI64LV16作为外部存储器，其容量64K字×16 bit。
其硬件连接图如图3-5所示。
图3-5数据存储器扩展电路3.7 JTAG 接口设计在系统中，通过JTAG 测试口访问和调试DSP 芯片。
JTAG 是一种国际标准测试协议(IEEE 1149.1兼容)，针对现代超大规模集成电路测试、检验困难而提出的基于边界扫描机制和标准测试存取口的国际标准。
标准JTAG 测试端口包括4个必选引脚和一个可选的异步JTAG 的复位引脚TRST ，分别是工作模式选择引脚TMS ，串行数据输入引脚TDI ，串行数据输出引脚TDO ，端口工作时钟引脚TCK 。
JTAG 接口引脚连接如图3-6所示。
图3-6 JTAG 接口引脚连接图3.8 A/D 接口电路设计A/D 转换模块是整个系统的主要部分，它接收来自外部的信号或模拟数据，然后经过处理转换成数字信号传递给CPU 做后续的处理。
TLC320AD50是一款SIGMA- DELTA 型单片音频接口芯片, 通过串行口与DSP 或其它设备通信。